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[摘 要]航空机轮作为航空飞机落地和着陆系统中非常关键的部分，具有一定的使用寿命，其使用寿命与航空飞机在起飞和着陆等过程中的安全息息相关，由此对航空机轮的使用寿命进行控制就是非常有必要的。本文主要对航空机轮的组成、作用以及发展历程进行了概述，列举了一些航空机轮的寿命指标，并就提高航空机轮的使用寿命提出了一些建议。
[关键词]航空机轮；使用寿命；寿命控制
中图分类号：V226.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0110-01
引言
一般来说航空飞机都装备有航空机轮，这是航空飞机的落地和着陆系统中最为关键的部分[1][2]。航空机轮都是有寿命的而且也有相应的寿命标准规定。但目前来说，航空机轮还不再寿命控制的清单内，也没有按照有寿命的标准对其进行寿命监控。这种现象的存在，使得航空机轮的使用寿命的记载混乱，超寿命使用航空机轮的情况也是经常存在的，从而给航空飞机的飞行造成非常大的隐患。由此看来，对航空机轮进行使用寿命控制是非常必要的。
一、航空机轮的概述
（1）组成及作用
航空机轮作为航空机轮刹车系统中最重要的部件，是航空飞机起落架中的重要承力部件[3]。一般来说，航空机轮由轮胎、轮毂以及刹车装置三个部分组成，且都位于航空飞机起落架中的轮轴部位，与起落架一起构成了航空飞机的缓冲体系。轮毂和轮胎的主要作用是支承航空飞机并承受航空飞机在地面静动态下的冲击载荷。因此，航空机轮的主要作用就是吸收航空飞机在地面运动和着陆中的撞击动能，减少航空飞机运动时的阻力，并有效控制和制动航空飞机的滑行、起飞、转弯以及着陆等过程。航空机轮结构设计的好坏能够直接影响到航空飞机在起飞着陆时的安全，航空机轮主要分为无刹车机轮以及刹车机轮两类，而由刹车的结构形式不同刹车机轮又可以分为盘式、弯块式以及软管式三种。
（2）发展历程
随着目前铝合金、镁合金、铝锂合金以及铝镁合金等的发展，航空机轮由此也经历了上述合金的模锻、钢模铸造、砂型铸造以及等温锻等工艺技术的发展历程，而检测手段也从最初的X光探伤到在线的金相控制，到有限元的强度计算，再到应力分析的校核，最后到表面滚压强化[4]。目前来说，我国航空机轮的技术水平基本与世界水平是同步的。
二、航空机轮的寿命指标
（1）总寿命
航空机轮是关系到航空飞机飞行着陆安全的有寿命部件，因此需要科学的给出总寿命。影响总寿命的因素不仅包括一些设计制造因素，如维护水平、服务年限、返修质量、维修费用、使用条件等，还包括航空飞机在生产、使用以及修理的实际过程中的一些因素[5]。一般来说，总寿命采用使用日历年限以及起落日两个双重标准进行计算。
（2）首翻期
由于航空机轮是重要的承力部件，因此对其结构的强度要求很高。在航空飞机起飞以及着陆的过程中，冲击震动、热载荷以及动载荷等都会对航空机轮的部件造成损伤，如果不及时进行翻修就无法保持功能并继续使用。由此就规定了首翻期，且采用使用日历年限以及起落日两个双重标准进行计算。
（3）首检期
在造成航空机轮故障的模式中最具危害性的就是断裂，其一般由裂纹经过损伤疲劳的长期积累不断发展而导致的。因此，航空机轮在日常维护中，不仅需要做机务目视的检查，还需要定期对仪器进行无损伤探查，及时发现裂纹。为了减少日常维护的工作量，根据外场使用信息和疲劳试验，再结合无裂纹安全寿命的评估确定进行无损伤检查的时间，这就是首检期。首检期以使用的起落数为标准计算。
（4）使用期限
航空机轮上的一次性消耗器材例如刹车块、刹车片、刹车盘以及软管式机轮的刹车胎等，寿命相对于航空机轮来说都更短，因此需要对它们的使用年限进行单独的规定。使用期限一般以起落数为标准计算，但对于刹车胎来说还应该加上使用日历的时间控制。
（5）视情维修终止期
按照航空机轮的检查周期，从首检期开始进行定期的探伤检查，一旦航空机轮在使用过程中出现裂纹，就扩展到接近限定长度的使用时间，这就叫做视情维修终止期。这不仅可以保证航空飞机飞行的安全，还能够将航空机轮的寿命潜力发挥到最大限度。视情维修终止期包括两个部分：部分裂纹扩展寿命和无裂纹寿命，且视情维修终止期以使用的起落数为标准计算。
三、提高航空机轮使用寿命的措施
（1）采用偏置对开式结构
由于现在航空机轮的材料主要是锻铝合金，因此往往采用对开式和单幅板这两种结构锻造，而其中对开式结构的疲劳寿命更长，受力形式最好，但也存在可容纳刹车装置空间小的缺点。总的来说，对于没有刹车前轮的航空机轮就采用对开式结构，而有刹车装置的航空机轮则采用偏置的對开式结构，从而减少应力的集中度，提高航空机轮的使用寿命。
（2）提高材料纯度
在铸镁航空机轮的毛坯熔炼过程中，为使合金的成分更加均匀，需要采用精炼和变质处理去除合金溶液中氧化夹杂物，细化晶粒。而且如果材料中的晶粒直径越小，那么晶面的表面积就越大，就可以限制滑移，限制裂纹的形成，提高铸镁航空机轮的疲劳强度以及使用寿命。
（3）采用滚压强化工艺
由于循环载荷的作用，最大应力总是出现在零件表层某一范围，因此需要对零件的表面采用滚压强化工艺，改善零件表面的应力情况并引入剩余的压应力，从而提高零件的疲劳强度。航空机轮的疲劳破坏主要发生在卡环槽处、航空机轮轮毂圆角的过渡外、活动轮缘根部圆角处以及轮缘根部圆角过渡处，通过对这些地方进行滚压强化工艺处理，能够显著提高航空机轮的使用寿命。但需要注意的是，零件的疲劳极限会随着滚压压力的增大而增大，但过高的滚压压力可能会导致零件表面出现微裂纹，反而降低疲劳极限，因此选择合适的滚压压力是非常重要的。
（4）控制滚压后机轮的温度
一方面，温度对于铸镁合金的航空机轮的滚压强化工艺过程影响很大，如果滚压后机轮的温度超过150摄氏度，那么零件表面的表层参与压应力值会降低百分之二十五，最大残余压应力值降低百分之四十，从而降低滚压的效果，同时也降低零件的疲劳寿命。由此，滚压后机轮的加工温度以及使用温度应该不高于120摄氏度。另一方面，随着航空飞机速度的提升以及碳刹车材料的应用，刹车装置的热载荷也明显提高。因此在设计航空机轮时应该使用热保护技术，例如在轮毂上安装热熔赛，在过热时自动熔化从而避免爆胎状况的出现；在轮毂上安装热显示器，达到一定温度时就会改变颜色；安装冷却风扇对航空机轮进行冷却；在轮毂上安装隔热屏，隔离热的隔射和对流。
（5）采用等温锻造加工工艺
对于锻铝合金来说，其高向、横向和纵向的机械性能都不相同，如果采用普通锻造毛坯切削加工的方式，势必会破坏零件的材质流向。因此需要采用等温锻造加工工艺，不破坏航空机轮材料的材质流向，提高航空机轮的使用寿命。
在实际过程中，一定要高度重视航空机轮使用寿命的问题，从机务的维修部到装备的管理部门都需要有航空机轮的使用寿命控制与航空飞机飞行安全息息相关的意识，并引起高度的重视。把航空机轮看做是有寿命的，不能永无止境的使用，一定要严格执行航空机轮寿命的相关规定，到达航空机轮的使用寿命后就对其进行更换，并在生产、使用和日常维护中采取一系列措施提高航空机轮的使用寿命，如采用等温锻造加工工艺、采用滚压强化工艺、控制滚压后机轮的温度和提高材料纯度等。
参考文献
[1]潘虹.航空机轮和刹车装置零组件及结构要素通用化研究[J].科技致富向导，2015，（9）：146.
[2]杨尊社.航空机轮、刹车系统研究新进展[J].航空精密制造技术，2002，（6）：20-23.
[3]雷蕾.航空机轮轮毅应力场分析及安全使用寿命评估[D].西安建筑科技大学，2007.
[关键词]航空机轮；使用寿命；寿命控制
中图分类号：V226.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0110-01
引言
一般来说航空飞机都装备有航空机轮，这是航空飞机的落地和着陆系统中最为关键的部分[1][2]。航空机轮都是有寿命的而且也有相应的寿命标准规定。但目前来说，航空机轮还不再寿命控制的清单内，也没有按照有寿命的标准对其进行寿命监控。这种现象的存在，使得航空机轮的使用寿命的记载混乱，超寿命使用航空机轮的情况也是经常存在的，从而给航空飞机的飞行造成非常大的隐患。由此看来，对航空机轮进行使用寿命控制是非常必要的。
一、航空机轮的概述
（1）组成及作用
航空机轮作为航空机轮刹车系统中最重要的部件，是航空飞机起落架中的重要承力部件[3]。一般来说，航空机轮由轮胎、轮毂以及刹车装置三个部分组成，且都位于航空飞机起落架中的轮轴部位，与起落架一起构成了航空飞机的缓冲体系。轮毂和轮胎的主要作用是支承航空飞机并承受航空飞机在地面静动态下的冲击载荷。因此，航空机轮的主要作用就是吸收航空飞机在地面运动和着陆中的撞击动能，减少航空飞机运动时的阻力，并有效控制和制动航空飞机的滑行、起飞、转弯以及着陆等过程。航空机轮结构设计的好坏能够直接影响到航空飞机在起飞着陆时的安全，航空机轮主要分为无刹车机轮以及刹车机轮两类，而由刹车的结构形式不同刹车机轮又可以分为盘式、弯块式以及软管式三种。
（2）发展历程
随着目前铝合金、镁合金、铝锂合金以及铝镁合金等的发展，航空机轮由此也经历了上述合金的模锻、钢模铸造、砂型铸造以及等温锻等工艺技术的发展历程，而检测手段也从最初的X光探伤到在线的金相控制，到有限元的强度计算，再到应力分析的校核，最后到表面滚压强化[4]。目前来说，我国航空机轮的技术水平基本与世界水平是同步的。
二、航空机轮的寿命指标
（1）总寿命
航空机轮是关系到航空飞机飞行着陆安全的有寿命部件，因此需要科学的给出总寿命。影响总寿命的因素不仅包括一些设计制造因素，如维护水平、服务年限、返修质量、维修费用、使用条件等，还包括航空飞机在生产、使用以及修理的实际过程中的一些因素[5]。一般来说，总寿命采用使用日历年限以及起落日两个双重标准进行计算。
（2）首翻期
由于航空机轮是重要的承力部件，因此对其结构的强度要求很高。在航空飞机起飞以及着陆的过程中，冲击震动、热载荷以及动载荷等都会对航空机轮的部件造成损伤，如果不及时进行翻修就无法保持功能并继续使用。由此就规定了首翻期，且采用使用日历年限以及起落日两个双重标准进行计算。
（3）首检期
在造成航空机轮故障的模式中最具危害性的就是断裂，其一般由裂纹经过损伤疲劳的长期积累不断发展而导致的。因此，航空机轮在日常维护中，不仅需要做机务目视的检查，还需要定期对仪器进行无损伤探查，及时发现裂纹。为了减少日常维护的工作量，根据外场使用信息和疲劳试验，再结合无裂纹安全寿命的评估确定进行无损伤检查的时间，这就是首检期。首检期以使用的起落数为标准计算。
（4）使用期限
航空机轮上的一次性消耗器材例如刹车块、刹车片、刹车盘以及软管式机轮的刹车胎等，寿命相对于航空机轮来说都更短，因此需要对它们的使用年限进行单独的规定。使用期限一般以起落数为标准计算，但对于刹车胎来说还应该加上使用日历的时间控制。
（5）视情维修终止期
按照航空机轮的检查周期，从首检期开始进行定期的探伤检查，一旦航空机轮在使用过程中出现裂纹，就扩展到接近限定长度的使用时间，这就叫做视情维修终止期。这不仅可以保证航空飞机飞行的安全，还能够将航空机轮的寿命潜力发挥到最大限度。视情维修终止期包括两个部分：部分裂纹扩展寿命和无裂纹寿命，且视情维修终止期以使用的起落数为标准计算。
三、提高航空机轮使用寿命的措施
（1）采用偏置对开式结构
由于现在航空机轮的材料主要是锻铝合金，因此往往采用对开式和单幅板这两种结构锻造，而其中对开式结构的疲劳寿命更长，受力形式最好，但也存在可容纳刹车装置空间小的缺点。总的来说，对于没有刹车前轮的航空机轮就采用对开式结构，而有刹车装置的航空机轮则采用偏置的對开式结构，从而减少应力的集中度，提高航空机轮的使用寿命。
（2）提高材料纯度
在铸镁航空机轮的毛坯熔炼过程中，为使合金的成分更加均匀，需要采用精炼和变质处理去除合金溶液中氧化夹杂物，细化晶粒。而且如果材料中的晶粒直径越小，那么晶面的表面积就越大，就可以限制滑移，限制裂纹的形成，提高铸镁航空机轮的疲劳强度以及使用寿命。
（3）采用滚压强化工艺
由于循环载荷的作用，最大应力总是出现在零件表层某一范围，因此需要对零件的表面采用滚压强化工艺，改善零件表面的应力情况并引入剩余的压应力，从而提高零件的疲劳强度。航空机轮的疲劳破坏主要发生在卡环槽处、航空机轮轮毂圆角的过渡外、活动轮缘根部圆角处以及轮缘根部圆角过渡处，通过对这些地方进行滚压强化工艺处理，能够显著提高航空机轮的使用寿命。但需要注意的是，零件的疲劳极限会随着滚压压力的增大而增大，但过高的滚压压力可能会导致零件表面出现微裂纹，反而降低疲劳极限，因此选择合适的滚压压力是非常重要的。
（4）控制滚压后机轮的温度
一方面，温度对于铸镁合金的航空机轮的滚压强化工艺过程影响很大，如果滚压后机轮的温度超过150摄氏度，那么零件表面的表层参与压应力值会降低百分之二十五，最大残余压应力值降低百分之四十，从而降低滚压的效果，同时也降低零件的疲劳寿命。由此，滚压后机轮的加工温度以及使用温度应该不高于120摄氏度。另一方面，随着航空飞机速度的提升以及碳刹车材料的应用，刹车装置的热载荷也明显提高。因此在设计航空机轮时应该使用热保护技术，例如在轮毂上安装热熔赛，在过热时自动熔化从而避免爆胎状况的出现；在轮毂上安装热显示器，达到一定温度时就会改变颜色；安装冷却风扇对航空机轮进行冷却；在轮毂上安装隔热屏，隔离热的隔射和对流。
（5）采用等温锻造加工工艺
对于锻铝合金来说，其高向、横向和纵向的机械性能都不相同，如果采用普通锻造毛坯切削加工的方式，势必会破坏零件的材质流向。因此需要采用等温锻造加工工艺，不破坏航空机轮材料的材质流向，提高航空机轮的使用寿命。
在实际过程中，一定要高度重视航空机轮使用寿命的问题，从机务的维修部到装备的管理部门都需要有航空机轮的使用寿命控制与航空飞机飞行安全息息相关的意识，并引起高度的重视。把航空机轮看做是有寿命的，不能永无止境的使用，一定要严格执行航空机轮寿命的相关规定，到达航空机轮的使用寿命后就对其进行更换，并在生产、使用和日常维护中采取一系列措施提高航空机轮的使用寿命，如采用等温锻造加工工艺、采用滚压强化工艺、控制滚压后机轮的温度和提高材料纯度等。
参考文献
[1]潘虹.航空机轮和刹车装置零组件及结构要素通用化研究[J].科技致富向导，2015，（9）：146.
[2]杨尊社.航空机轮、刹车系统研究新进展[J].航空精密制造技术，2002，（6）：20-23.
[3]雷蕾.航空机轮轮毅应力场分析及安全使用寿命评估[D].西安建筑科技大学，2007.